안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구는 공전과 자전을 합니다. 그러면 공전과 자전에는 주기가 있는데
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.제구 자전 주기(rotation period)는 한 천체가 배경의 별들을 중심으로 자전축을 기준하여 한 바퀴 회전하는 데 걸리는 시간이다. 이는 태양시와는 다른 개념이다. 태양시는 공전 주기 중 1일에 해당하는 부분을 맞추기 위해 추가 시간을 더한 것이다. 또한 자전 주기는 항성시와도 다르다. 항성시는 이름과는 달리 항성들을 기준으로 하고 있지 않으며, 대신 천구를 천천히 가로지르는 북방 춘분점을 기준으로 하고 있다. 이와 같은 세차 운동 요소 때문에 지구의 자전 주기와 항성시는 매일 8.4밀리초가 차이난다.지구가 태양을 공전하는 주기가 바로 1년이며 이는 365.25641일이다. 보다시피 365일과 약 4분의 1일 정도 차이가 있는데, 이 차이를 처리하기 위해서 천문학, 수학, 그리고 역법이 발달하게 되었다. 현대에 사용하는 그레고리력에서는 이 오차를 보정하기 위해 2월 29일, 즉 윤년이 있다.참고로 실제 달력에 반영하는 1년의 길이는 365.24219일로 공전주기보다 20분 정도 짧다.
지구과학·천문우주
Q. 우리나라에 있는 중력 기준점은 왜 필요하고 어떨때 사용되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.중력 측정의 기준으로 사용하기 위하여 정한 기준점을 말한다(공간정보의 구축 및 관리 등에 관한 법률 시행령 제8조). 한편, ‘중력기준점’은 국가기본측량인 중력측량의 기준이 되는 점을 말한다.‘보조중력점’은 중력의 영년변화를 구하고 중력계의 검정을 실시하는 점을 말한다. ‘1등 중력점’은 중력측량의 기준이 되는 점으로서 절대중력점 및 중력기준점을 말한다.‘2등 중력점’은 측지학적 자료를 얻기 위해 1등 중력점 및 2등 중력점을 비교기준으로 하여 소정의 정밀도로 측량한 수준점, 삼각점을 말한다
기계공학
Q. 군사뉴스를보면 핵추진 항공모함이란게 나오던데 핵추진이 뭔지궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.원자력추진항공모함 또는 원자력항공모함이라고도 한다. 핵추진항공모함은 재래식 연료를 사용하는 항공모함에 비해서 연료의 재공급 없이 장기간 작전할 수 있는 항속력(航續力)을 가지며, 연료를 탑재하는 시설·공간이 생략되므로 비행기의 연료·탄약·전자장비 등을 탑재하거나 장비할 수 있다. 또 연료의 재공급을 위해서 저속으로 일정한 방향으로 항행해야 하는 데서 오는 적의 어뢰·미사일로부터 취약성을 배제할 수 있고, 굴뚝·연로(煙路)를 설치할 필요가 없으므로 비행갑판·비행기의 격납고를 크게 하여 많은 함재기를 탑재할 수 있는 등의 장점이 있다.원자로에서 방사능이 유출되지 않도록 특수한 방어장치가 필요하고, 수리·정비를 위해서 특수장비와 시설을 갖춘 특정의 모항(母港)·기지가 필요하고, 이 항공모함을 호위하기 위한 호위함도 이 항공모함과 성능이 같은 원자력 추진의 것이어야 제대로 능력을 발휘할 수 있다는 제약과 단점이 있어, 항공모함 자체의 건조비와 부대시설 건설비 등의 상승이 필요하다.최초로 건조된 핵추진항공모함은 미국의 엔터프라이즈호(Enterprise)이다. 미국은 1975년 두 번째 함인 9만 1000t급 니미츠호(Nimitz)가 취역하였고, 1977년 세 번째 함인 아이젠하워호(Eisenhower)가 취역하였다. 1982년 칼빈슨호, 1986년 루스벨트호(Roosevelt), 1990년 링컨호(Lincoln), 1992년 워싱턴호(Washington)가 취역하였다. 프랑스에서는 1999년 취역한 핵추진항공모함으로 샤를드골호를 운용하고 있다.
생물·생명
Q. 과학전시관에 오니 로봇물고기가 있는데 어떤 과학적 원리인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.로봇 믈고기는 로봇입니다. 물고기 모양으로 만들어서 수중의 생태 환경이나 물고가들의 행동 등을 파악하기 위해 만든것입니다. 예전에 4대강 사업때 로봇물고기를 강물에 풀어 넣은 적이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 인도가 달 남극으로 간 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인도의 무인 달 탐사선 ‘찬드라얀 3호’가 8월 23일(이하 현지시간) 달 남극에 착륙했다. 미국, 옛 소비에트연방, 중국에 이어 네 번째다. 특히 남극은 사상 처음이어서 인도는 높은 과학 역량을 인정받았다. 영국 레스터대의 마틴 바스토 천문학과 교수는 “달 극지 착륙은 적도 착륙보다 훨씬 더 어렵다”며 “아무도 간 적 없는 극궤도이기에 미국도 착륙한 적이 없다”고 설명했다. 달 남극은 얼음이 존재하고 있기에 특히 의미가 더 크다는 평가다. 지구에서 조달할 필요 없이 달 안에서 물, 산소, 연료를 얻을 가능성에 한 발짝 더 다가섰기 때문이다. 달은 인류가 화성 등 태양계 다른 행성이나 그 위성, 태양계 밖을 향할 때 출정기지로서도 주목받는다. 지구에서 출발하는 데 비해 대형 로켓 발사비용 등이 대폭 절감되기에 더 먼 심우주 탐사계획의 필수 요소로 여겨진다. 인도는 달 탐사에 더욱 박차를 가할 전망이다. 인도는 착륙선, 일본은 발사체와 로버를 각각 맡는 공동탐사를 준비 중인데 임무 이름은 ‘루펙스’다. 달 남극을 탐사하는 것이 목표 중 하나다. 아울러 우주비행사를 달로 보내는 유인 프로젝트 ‘가가니안’도 추진하고 있다.
전기·전자
Q. 도대체 소리는 어떤 방법으로 전달되는 것인가요.?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.소리굽쇠를 두드리면 소리굽쇠가 진동을 하게 된다.소리굽쇠의 진동은 주위의 공기를 진동시키고, 진동된 공기는 옆의 공기를 진동시키고, 옆의 공기는 또 그 옆의 공기를 진동시킨다.이렇게 공기가 계속 진동을 전달하여, 귀의 고막까지 떨리게 해 우리 귀까지 소리가 전달되는 것이다.공기뿐만 아니라 물, 실, 용수철, 유리, 나무, 흙 등 소리를 전달하는 물질은 아주 다양하다.수중발레 선수가 물속에서 전달되는 음악 소리에 맞추어 연기를 할 수 있는 것도 물속에서도 소리가 전달되기 때문이다.
지구과학·천문우주
Q. 달의 남극 지역에서 밤이 14일 동안 지속되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.남극 지방 오로라는 남극광이라 고 부른다. 남극의 여름 평균기온은 영하 30°C이 고, 겨울 평균기온은 영하 65°C이다. 남극의 낮 인 백야(밤에 어두워지지 않는 현상 - 옮긴이)는 9월 23 일부터 이듬해 3월 21일까지 지속되며, 나머지 반년에는 남극의 밤인 극야(겨울철 고위도 지방이나 극 점 지방에서 추분부터 춘분 사이에 오랫동안 해가 뜨지 않고 밤 만 계속되는 상태 - 옮긴이)가 펼쳐진다. 이유는 극 지방의 겨울에 해가 북반구에 비치기 때문에 태양이 낮게 떠오르거나 아예 떠오르지 않기 때문이다.
전기·전자
Q. 놀이동산의 청룡열차의 과학적 원리는?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.청룡열차가 360도 회전을 할 때 만들어지는 '원심력'과 '구심력' 때문이다. 놀이동산에서 난감한 질문에 놓인 부모들을 위해 준비했다. 아이들이 과학에 호기심을 갖고 미래의 과학자를 꿈꾸게 되는 것은 '덤'으로 얻는 소득이다. 놀이동산의 상징과도 같은 청룡열차는 처음 언덕을 오를 때까지만 전기 동력이 필요하다. 빠른 속도로 떨어지는 순간부터는 모든 것이 '위치에너지'와 '운동에너지' 사이의 변환으로만 움직인다. 높은 곳에 있는 물은 위치에너지를 갖고 있다. 언제든 떨어지기만 하면 '에너지'로 사용할 수 있는 셈이다. 댐에 가둬둔 물이 아래로 떨어지면서 전기터빈을 돌리는 것은 위치에너지가 운동에너지로 바뀌는 것을 활용한 것이다. 물레방아가 도는 것도 같은 원리다. 박동혁 인하대 유기응용재료공학과 교수는 "위치에너지는 사라지지 않고 운동에너지로 전환된다"며 "청룡열차에서도 모든 에너지는 보존된다는 '에너지 보존법칙'이 성립된다"고 말했다.
생물·생명
Q. 추워지면 꽃 피우는 식물은 무엇이며 왜 추울때 꽃을 피우는 원리가 무엇 일까요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.특이하게 경칩쯤 되어야 피기 시작하는 다른 꽃과는 다르게 이 꽃은 경칩이 되기 훨씬 전부터 핀다. 대략 11월 말부터 꽃을 피우기 시작해서 2~3월에 만발하는 편이다. 이 시기에는 공기가 차가워 곤충이 별로 없기 때문에 수정을 꿀벌 같은 곤충이 아닌 새에게 맡기는 조매화(鳥媒花)다. 그리고 동백꽃의 꿀을 가장 좋아해 자주 찾아오는 새가 바로 동박새다. 이외에도 직박구리가 찾아와 꿀을 빨기도 한다.꿀 양이 많아서 사람이 동백꽃을 따서 빨아먹기도 한다. 꿀이 많은 것이 조매화[3]의 특징 중 하나인데, 엄청난 신진대사량을 자랑하는 새가 먹고 영양을 채우려면 꿀벌이나 나비 같은 곤충을 고객으로 하는 흔한 충매화보다 꿀이 훨씬 많아야 하기 때문이다. 그 대신 동백꽃은 향기가 나지 않는다. 새는 향기를 잘 못 맡기에 향기는 새를 불러오는 데 필요하지 않기 때문이다.
전기·전자
Q. 수소폭탄의 원리는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.수소폭탄은 내부에 원자폭탄을 기폭장치로 사용해 폭탄 안에 있는 수소 핵끼리 서로 뭉치게 하는 원리다. 원자폭탄 기술을 보유해야 수소폭탄을 제조할 수 있는 이유다. 1952년 미국이 시행한 첫 수소폭탄 실험에서는 원자폭탄의 165배 폭발력을 보였다.2016년 1월 6일현재 미국과 러시아를 비롯해 영국과 중국, 프랑스, 인도, 이스라엘, 파키스탄이 수소폭탄 기술을 보유한 나라로 분류된다.핵융합의 임계온도는 무척 높기 때문에, 수소폭탄은 원자폭탄을 기폭제로 사용하여 초고온 초고압 상태를 만들어 핵융합 반응을 일으킨다. 즉 핵분열 반응으로부터 핵융합 반응을 이끌어내는 형태이다. 더 나아가, 핵분열-핵융합-핵분열 반응을 이용한 3단계 수소폭탄도 가능하다.3단계 수소 폭탄의 경우 기폭제인 원자폭탄, 삼중수소와 중수소를 만들어낼 중수소화리튬, 그리고 핵융합 물질을 둘러싼 우라늄 238로 이루어져 있다.